ЭЛЕКТРОДНЫЙ УЗЕЛ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ Советский патент 1973 года по МПК H01J61/73 

Изобретение относится к газоразрядным источникам света, в частности усовершенствует электродный узел газоразрядной лампы, служащей преимущественно для получения многократно повторяющихся световых импульсов, либо для эксплуатации в режиме непрерывного горения.

Иэвестен импульсный газоразрядный источник света, каждый электродный узел которого содержит медный стержневой держатель, соединенный по торцу посредством припоя с графитовым электродом с одной стороны и вакуумплотно соединенный с колначком, герметизирующим колбу лампы, с противоположной стороны. Для улучшения вакуумной плотности при соединении дерл{ателя с колпачком место стыка покрывается слоем стекла. Известна конструкция электродного узла газоразрядной лампы высокого давления, содержащая вольфрамовый электродный узел, частично покрытый тугоплавкими окислами алЮ|МИ1Ния или циржония, уменьшающими воздействие наполияющих разрядную 1Колбу галогенов на рабочую часть узла. Известен также электродный (щреи1мущественно анодный) узел газор.азрядной лам1пы, содержащий вольфрамовый рабочий электрод, првваранный к держателю, выполненному из молибдена. Во внутренней полости держателя смонтированы средспва .для охлаждения его проточиым

хладагентом. Такой электродный узел не обеспечивает эффективной эксплуатации ламны в режиме часто повторяющихся вспышек или в режиме непрерывного горения, когда на рабочем электроде анодного узла рассеивается увеличенное количество тепловой энергии, так как при этом наблюдается распыление медного держателя и припоя, поступление металлов в плазму разряда и воздействие их на стенки колбы ламны.

Стеклянное покрытие, предусмотренное для защиты держателя электрода и обеспечения вакуумной плотности, при повышенных температурах неэффективно из-за трудностей согласования коэффициентов термического расширения стекол и меди в широком интервале температур. Описанные недостатки проявляются также. П|р-и эксплуатации импульсной лампы в режиме коротких разрядов увеличенной мощности, когда распирающийся столб плазмы и зДарные волны проникают в заэлектродные пространства, взаимодействуя с держателем и припоем.

Известен электродный узел, в котором держатель электрода выполнен из молибдена и с.на;бжен средствами для его охлаждения. Однако конструктивно такой узел громоздок, сложен в исполнении, имеет увеличенное электрическое сопротивление при малогабаритном

исполнении и по этой причине малоэффективен.

Целью изобретения явяляется создание электродного ).зла газоразрядной лампы с улучшенным электрическим и тепловым контактом электрода с держателем по увеличенной поверхности, обеспечивающего надежную эксплуатацию лампы в режиме часто повторяющихся и одиночных сильноточных разрядов. Целью изобретения является также устранение распыления материала держателя и средств для соединения его с электродом при работе лампы в режиме непрерывного горения и упрощение технологии соединения держателя с рабочим электродом.

Это достигается тем, что держатель рабочего электрода, но меньшей мере частично, заключен в жаропрочную рубашку, экранирующую стенки держателя и одновременно образующую электрический и тепловой контакт между держателем и рабочим электродом. Эта рубашка выполнена из более жаропрочного, чем материал держателя металла или сплава, например из молибдена, тантала, ниобия, рения, титана, никеля, ковара, нержавеющей стали.

Целесообразно жаропрочную рубашку выполнять тонкостенной и ва,куум плотно соединять ее с рабочим электродом, например, электроннолучевой сваркой, и с держателем- одним из известных способов.

Жаропрочная рубашка может быть также выполнена из жаропрочного диэлектрического материала, например из тугоплавких окислов, таких, как окись алюминия, окись берилЛИЯ, двуокись кремния или из карбидов тугоплавких металлов, например карбида ниобия, .карбида тантала, карбида титана, особенно если электродный узел предназначен для эксплуатации в газоразрядной лампе непрерывного горения.

Рабочий электрод может быть в форме шайбы или шарового сегмента толщиной, не превышающей /2 диаметра и снабжен по боковой поверхности у основания кольцевым буртиком, охваченным внутренним выступом жаропрочной рубашки. При этом электрод может быть выполнен из спрессованного и, по меньшей мере частично, спеченного порошкообразного тугоплавкого материала, например из вольфрама, с добавками активирующих окислов тория, иттрия, лаетана, бария, кальция, кремния или их смесей.

В газоразрядных лампах, предназначенных для эксплуатации в режимах коротких разрядов, рабочий электрод электрически и механически соединяется с держателем и окружающей их рубашкой через промежуточный слой металла или сплава с температурой плавления, не превышающей точку плавления материала держателя.

На фиг. 1 показан продольный разрез электродного .узла газоразрядной лампы с металлической рубашкой; на фиг. 2 - то же, с диэлектрической рубашкой.

Электродный узел газоразрядной лампы содержит рабочий электрод /, держатель- 2 электрода, вакуумплотно соединенный с тонкостенным колпачом 3, и средства 4 для герметизации электродного узла в колбе 5 лампы.

Рабочий электрод / выполнен из тугоплавкого материала, преимущественно из вольфрама, и в частности, из спрессованного и, по меньщей мере частично, спеченного порощкообразного вольфрама с добавками активирующих окислов тория, иттрия, лантана, бария, кальция, кремния или их смесей. Электрод представляет собой шайбу высотой, не превышающей /а диаметра основания, снабженную по периферии кольцевым буртиком 6. В отдельных случаях, преимущественно при эксплуатации электродного узла в качестве анода в режимах больших плотностей токов, высота рабочего электрода составляет 0,2- 2 jMM при его диаметре 8-20 мм. Рабочий электрод / образует электрический и тепловой контакт непосредственно или через промежуточный слой припоя 7 с держателем 2, выполненным из материала, обладающего более высокой электро- и теплопроводностью, чем материал электрода, например из меди, алюминия, серебра, цинка, кадмия, свинца или сплавов на их основе.

В качестве материала держателя могут быть применены также ковар, титан, никель или нержавеющая сталь.

Держатель 2 представляет собой открытую со стороны контакта с рабочим электродом трубку, тримьвкающую тО|рцевой ч астью « электроду, и заключен, по меньшей мере частично, в жаропрочную рубашку 8, экранирующую стенки держателя и одновременно соединяющую и удерживающую рабочий электрод и держатель в электрическом и тепловом контакте за счет упора внутреннего выступа 9 рубашки в кольцевой буртик 6 электрода.

Рубашку 8 изготавляют методом холодной листовой штамповки из более жаропрочного, чем материал держателя, металла или сплава, например из молибдена, тантала, ниобия, рения, титана, ванадия, никеля, ковара, нержавеющей стали. Жаропрочная рубашка 8 выполнена тонкостенной (толщиной стенки 0,1-0,5 мм) и вакуумплотно соединена с рабочим электродом /, например, электроннолучевой сваркой и с держателем - одним из известных способов, например, с помощью припоя или завальцовкой по кольцевому углублению 10 на поверхности держателя.

Электродный узел помещен в цилиндрической колбе 5 из плавленого кварцевого стекла до упора ее торца в дно тонкостенного колпачка 3, еакуумплотно (приваренного к держателю 2 по боковой поверхности электронно-лучевой сваркой. В зазоре шириной 0,2-0,6 мм между стенками цилиндрической колбы 5 и колпачком 3 размещены средства 4 герметизации, например медно-галлиевый или другой подходящий припой. После откачки и наполнения газоразрядной лампы рабочим газом через отверстие // в полость 12 трубчатого держателя 2, переходящего в штенгель 13, последний подвергается холодной отпайке с обжатием и последующим обслуживанием. На фиг. 2 показан второй вариант предлагаемого выполнения электродного узла. Отличие его от первого варианта состоит в том, что рабочий электрод 14 выполнен в виде щарового сегмента с кольцевым буртиком у основания и размещен на плоской закрытой торцевой стенке 15 цилиндрического держателя 16 непосредственно или через тонкий подслой подходящего металла, например никеля или-платины, (на фиг. 2 не показано) и удерл ивается на нем ири помощи жаропрочной рубашки 17, выполненной из диэлектрического материала, например из тугоплавких окислов алюминия, бериллия, титана, циркония, кремния или из карбидов тугоплавких металлов, например из карбида ниобия, карбида титана, карбида тантала. Рубащка 17 выполнена так, что экранирует держатель 16 по всей его длине и механически закреплена на кольцевом выступе 18 держателя либо на колбе, упирающейся в него, щри 1ПО(Мощи известных средств герметизации. Предмет изобретения 1. Электродный узел газоразрядной ламны, содержащий рабочий электрод из хрупкого тугоплавкого материала, держатель электрода из менее тугоплавкого материала с более высокой электро- и теплопроводностью, чем материал электрода, и средства герметизации держателя в колбе лампы, отличающийся тем, что, с целью улучшения электрического и теплового контакта электрода с держателем по увеличенной поверхности, устранения распыления материала держателя и средств для соединения его с электродом, а также для упрощения технологии соединения электрода с держателем, последний, по меньщей мере частично, заключен в жаропрочную рубашку, экранирующую стенки держателя и одновременно образующую электрический и тепловой контакт между рабочим электродом и держателем. 2.Электродный узел по п. 1, отличающийся тем, что жаропрочная рубашка выполнена из более тугоплавкого, чем материал держателя, металла или сплава, например из молибдена, тантала, ниобия, рения, титана, ванадия, никеля, ковара, нержавеющей стали. 3.Электродный узел по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что лсаропрочная рубашка выполнена тонкостенной и вакуумплотно соединена с рабочим электродом, например, электроннолучевой сваркой. 4.Электродный узел по п. 1, отличающийся тем, что жаропрочная рубашка выполнена из диэлектрического материала, например из тугоплавких окислов, в частности из окислов алюминия бериллия, циркония или кремния. 5.Электродный узел по п. 1, отличающийся тем, что жаропрочная рубашка выполнена из карбидов тугоплавких металлов, например из карбида ниобия, карбида титана, карбида тантала. 6.Электродный узел по пп. 1-5, отличающийя тем, что рабочий электрод выполнен в виде шайбы или шарового сегмента высотой, не превышающей /2 диаметра основания, и снабжен по боковой поверхности у основания кольцевым буртиком, охваченным выступом жаропрочной рубашки. 7.Электродный узел по пп. 1-6, отличающийся тем, что рабочий электрод выполнен из спрессованного и, по меньшей мере частично, спеченного, порошкообразного тугоплавкого материала, например из вольфрама с добавками активирующих окислов.

/J

Va. /

/8

fu2 2